Py区块链源码笔记（1）挖矿

昨晚听大佬小课堂，给我普及一晚上区块链相关各种知识，深深感觉到自己宛如一个智障，我不配说自己是学计算机的啊……
膜拜之余，转载大佬的文章，像大佬学习！

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也欢迎看到人的去访问他博客~~~

Py区块链源码笔记（1）挖矿

怎么学习区块链知识呢? 各种的资料看的头大，还是晕晕乎乎。所以那不如自己实现一个吧？？

说是自己实现，实际上想先对源码进行解读。这里给出的源码，是一个基于Python实现的一个功能较为健全的区块链。下面给出项目地址

项目地址

挖矿（mine）

什么是挖矿

当然进入币圈或者链圈的人当然对挖矿这个词不会陌生。区块链的核心问题就是解决了拜占庭将军问题，实现了全网的可信。在比特币网络里面，每十分钟产生的数据成为一个block。这个块被所有的矿工一起进行计算。其中有一个nonce的值。一旦有一个矿工挖到了这个特定值。那么就挖到了这个block。可以得到coinbase的奖励。

拜占庭将军问题

源码的实现

Web端

这里是使用了python的Flask模块作为一个web的服务端。

app = Flask(__name__)# 这里的@说明是函数修饰符，后面有说明
@app.route('/mine', methods=['GET'])
def mine():...return jsonify(response), 200app.run(host='0.0.0.0', port=5000)

这里就可以实现后端的对前端的GET请求的响应，执行挖矿操作后，返回Json的信息。

Python的函数修饰符

这里的 @app.route(‘/mine’, methods=[‘GET’])是一个对函数的修饰符，和solidity里面的modifier差不多。其意在执行完了修饰符的函数之后，才会继续执行下面修释的函数

def test(f):
print “before …”
f() # 这里指代的就是所修饰函数
print “after …”

@test
def func():
print "func was called"  # 直接运行，输出结果：before ...
func was called
after ...  # 所以这里可以看出上述代码等价于test(func)    # func 是个pointer

Miner

这里是miner的代码，这里实现了一个简单的挖矿过程，虽然和实际的挖矿过程还是有些差距，不过也正是简单易读，所以我们好理解。

miner的请求处理

@app.route('/mine', methods=['GET'])
def mine():# 这里使用POS共识机制。# 这里的返回了一个ARRAY的tail其定义是 chain = []last_block = blockchain.last_block            # 这里使用POS，代码后面展开proof = blockchain.proof_of_work(last_block)    # We must receive a reward for finding the proof.# The sender is "0" to signify that this node has mined a new coin.# 翻译过来，这个就是区块奖励，也就是CoinBase,# 作为一个区块的第一笔交易，所以发送者是零地址。blockchain.new_transaction(sender="0",recipient=node_identifier,amount=1,)# 把这个    区块加到链尾，实现了到主链的融合previous_hash = blockchain.hash(last_block)block = blockchain.new_block(proof, previous_hash)# 这里把新的区块数据反馈到前端response = {'message': "New Block Forged",'index': block['index'],'transactions': block['transactions'],'proof': block['proof'],'previous_hash': block['previous_hash'],}return jsonify(response), 200

PoS的实现代码

def proof_of_work(self, last_block):
"""
一段简单的工作量证明的算法:"""last_proof = last_block['proof']
last_hash = self.hash(last_block)proof = 0
while self.valid_proof(last_proof, proof, last_hash) is False:proof += 1return proof

上述代码的实际上的工作原理：先使得 proof的值为零，之后慢慢的递增。直到找到

找到一个数字P，使得Hash(P,P’)的哈希值是前面包含了4个0的，这里的`P’是上一个区块的P值

实际上我们的挖矿的过程和这个差不多，这个P在实际上是一个nonce(number once)的值。这里一样的进行了大量的简化

valid_proof

# point ： 这里是py的特性F-strings，分别计算花括号的值，并且进行拼接
guess = f'{last_proof}{proof}{last_hash}'.encode()    guess_hash =    hashlib.sha256(guess).hexdigest()
print(guess_hash)
return guess_hash[:4] == "0000"

这里就是对我们的Proof的值的合法性判断，

先把上一个的proof，本次的proof，和上一个区块的hash进行一个拼接(F-string)之后进行编码。
对其进行sha256的hash。得到hash值。
之后判断该hash的值是否是以四个0结尾
返回是否找到合法的proof值，如果找到，返回True
返回上层函数PoS的过程结束

这里是部分的打印结果：挖出第一个块的打印（第0块，是创世区块，设置的proof是100）

f49bd479bb433aa37bcb01b36cc6e4f3f8881ae4cdfeecfc3fc84a2a69a29951
d71f73e0d52ad34fbc8848d85890a0951773fafc6c7214fe94794cc9c2dca904
312cc1a85835727e29b7d85ae0a781a35ab57376ae56e29f8e6a70e1f76eb139
0000b1964e2a279761ab62cf0d52272f540867aee83bb22ffc6eb2e9bf63f3b1
100 16623 ac018635f614a44ab203ef49fcb7887b36de048fd5d5a286a06c9b32666bd618

我们可以看见，最后一行，我们的last_proof是100，这次我们尝试了 16623 次，得到了proof，使得他们的hash是以四个0开头的
0000b1964e2a279761ab62cf0d52272f540867aee83bb22ffc6eb2e9bf63f3b1

同样的下面是第二块

42d9c8f25d3b438157c2e4cd06fff288600eb78ef9536aeec60dea13c46fb41d
00006b342191c828ecfeeb21ad3cfe3320ded31d4a0bc64fcf5c103c5a8806cb
16623 187207 58f183fc794d087ccce036e25ca039099af9738d7cdf5c23564def4254eb1281

小结

可见这里的代码很简单的实现了一个pos的模型，proof可以类比于我们寻找的 nonce 的这个值，实际上，关于BTC的难度系数的动态调整，就是和这得到的hash的零的个数，和后面数值的有效的大小的要求而确定的。

这里我们在BTC的区块链浏览器可以直接看到我们的区块数据。

BTC里面的随便一个区块

高度 512,589
确认数 2
大小 1,096,630 Bytes
Nonce 0x185d9c75
时间 2018-03-08 22:05:10
块哈希
000000000000000000474697c175dadd12b11f9736c10e2a632aa52d7a555a0f
前一个块
00000000000000000000021c043e439b5f4b632389b0062306bf2d4e0b657c7c
后一个块
000000000000000000434de347737700f50cacde89f956e08ed4a39dddd23bf0

可以看到，其实，差不多2333.

后面的话

打算潜心学习，不能浮躁，慢慢的学习这些底层的原理和实现，后面应该会有关于交易（加密签名），组网（P2P）网络的内容